Улучшение эффективных показателей дизеля 4чн 11,0/12,5 при работе на природном газе - Автореферат

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия» Официальные оппоненты: доктор технических наук профессор Тишкин Леонид Владимирович доктор технических наук профессор Капустин Александр АлександровичНаучную новизну работы представляют: - результаты лабораторно-стендовых и теоретических исследований влияния применения ПГ на процесс сгорания, характеристики тепловыделения, мощностные, экономические и токсические показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ с камерой сгорания ЦНИДИ; На защиту выносятся следующие основные результаты исследований: - результаты лабораторно-стендовых и теоретических исследований влияния применения ПГ на процесс сгорания, характеристики тепловыделения, мощностные, экономические и токсические показатели дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ с камерой сгорания ЦНИДИ; На основании вышеизложенного имеются основания полагать, что улучшение эффективных показателей дизеля с ПОНВ 4ЧН 11,0/12,5 при работе на ПГ путем совершенствования процессов сгорания и тепловыделения является актуальной научной задачей, имеющей важное народнохозяйственное значение и практическую значимость. Jeдт = [(? - 1) Qдт / RTI] (мдт / Мдт) / (мдт / Мдт мг / Мг мв / Мв); (42) dm1к/d? = Nu ln [1 (Tm-Тк) Ср / Lдт] ак ? Мдт / [4(1 - ак / lcp) Ср n]; (43) lcp = = 0,364 Dkc ak , (44) где ?, ?, ?, S - соответственно относительные температура, давление, объем, скорость пламени; мдт, мг, мв - соответственно массы запальной порции ДТ, ПГ и воздуха, поступающие в камеру сгорания (КС) за один цикл; Мдт, Мг, Мв - соответственно молекулярные массы ДТ, ПГ и воздуха; ? = мп / mi - массовая доля продуктов сгорания; ? - степень превращения смеси; ?г, ?дт - кислородные стехиометрические коэффициенты для ПГ и ДТ; ?f - стехиометрический коэффициент для ПГ по воздуху; kf - константа скорости; s, Е - порядок химической реакции и энергия активации; ?t - фактор турбулизации; St - нормальная скорость турбулентного пламени; Su - текущая нормальная скорость пламени; Sui - нормальная скорость пламени в момент ?i; ut - скорость турбулентного переноса; D, Vc - диаметр цилиндра и объем КС; Сдт - мольная теплоемкость ДТ; R - газовая постоянная; Ті - температура в КС в момент воспламенения; ? - показатель политропы сжатия МВС; ?i - степень сжатия в момент воспламенения запальной порции ДТ; Lдт - мольное значение энтальпии испарения ДТ; Q - мольный тепловой эффект реакции; Nu - критерий Нуссельта; Ср - мольная теплоемкость при постоянном давлении топливовоздушной смеси около капли; ? - коэффициент теплопроводности топливовоздушной смеси; lcp - средний размер очага горения; i - количество факелов ДТ в КС; ак - средний диаметр капли; m1к - масса капли; Dkc - диаметр КС; V1 - объем топливного факела, приходящийся на одну каплю; N - число капель ДТ; ? - угол раскрытия факела; ?дт - плотность ДТ; r - радиус кривошипа. (61), где - относительный угол ПЗВ; ji - угол, соответствующий ПЗВ, градус п.к.в.; jвпр - продолжительность впрыскивания, градус п.к.в.; n - частота вращения коленчатого вала, мин-1; rдт - плотность ДТ, г/см3; Qвпр, Q - угол опережения впрыскивания ДТ, соответственно, в градусах п.к.в. и радианах; Qнв - безразмерная температура в момент начала впрыскивания; Кт, А - коэффициенты характеризующие свойства ДТ; y - отношение характеристик выделения и стока теплоты; a, a1 - коэффициенты, зависящие от конструктивных параметров дизеля и параметров топливоподачи; Тнв - температура заряда в момент начала впрыскивания, К; ЦЧ - цетановое число ДТ; n1 - средний показатель политропы сжатия на участке от момента начала впрыскивания до ВМТ; Vc - объем цилиндра при положении поршня в ВМТ, см3; Vнв - объем цилиндра в момент начала впрыскивания, см3; Кф - безразмерная характеристика стока теплоты; iv,i - относительная степень испарения топлива за ПЗВ; - количество ДТ, приходящееся на 1 кг МВС в цилиндре; Смвс - теплоемкость МВС, КДЖ/(кг•К); qtepm.нв - количество теплоты, необходимое для полного испарения 1 кг топлива и подогрева до температуры в момент начала впрыскивания, КДЖ/кг; ісо - число сопловых отверстий распылителя форсунки; ? - приведенное вихревое отношение; - угловая скорость вращения заряда в КС, с-1; - угловая скорость вращения коленчатого вала двигателя, с-1; d - диаметр цилиндра, м; dkc - диаметр КС, м; lоб, lпр - длина топливных факелов ДТ, направляемых, соответственно, в объемную и пристеночную области, м; Vоб - доля топлива, испаряющегося в объеме; Тсткс - температура стенки КС, К; Сдт, Сдтп - теплоемкость ДТ в жидкой и паровой фазах, КДЖ/(кг•К); Lv - теплота парообразования, КДЖ/кг; Тто - температура ДТ в момент начала впрыскивания, ?С.На основании проведенных экспериментальных стендовых исследований рабочего процесса дизеля 4ЧН 11,0/12,5 с ПОНВ при работе на ПГ установлена возможность улучшения эффективных показателей дизеля путем оптимизации параметров процесса сгорания и тепловыделения.